一种除雪车用高压热风快速融冰烘干装置

2022-11-07刘尚宏耿改龙

商用汽车 2022年9期

刘尚宏耿改龙

(中国一拖集团有限公司，河南洛阳，471000)

0 背景

目前，在国内生产的各种规格的除雪车，一般只具备吹雪、扫雪、推雪等功能，作业后的路面上仍残余薄冰层和压实雪。如果采用航空动力热力车消除道路积冰，虽然除净率高，但由于气流射程太远，容易对过往车辆、路边标识、绿化设施造成损坏，不但存在安全隐患，而且噪声很大、能耗极高，该作业型式仅用于机场除雪，不适合公路路面除雪使用；预埋热力法对于去除少量降雪和薄冰效果较好，当降雪量较大或冰层较厚时，由于其融化速度慢、效率低、能耗大，且融化后大量的冰雪水，在严寒气温的影响下会再次结成冰层，故影响了清除冰雪的效果，这种情况在桥面道路上容易出现。为了解决上述问题，一种适合公路路面融冰烘干使用的除雪车用高压热风快速融冰烘干装置(图1)被研究出来。

图1 一种除雪车用高压热风融冰烘干装置

1 工作原理

本除雪融冰车高压热风快速烘干装置采用燃油燃烧器工作产生热量，通过风机将热空气吹至地面，对积雪或冰层进行融化。为了提高融化效果，利用车载压缩机产生的高压气流对融化后的冰雪水激起雾化，水雾与高温气流充分接触，快速气化蒸发，实现融雪融冰后的烘干。

2 主要结构

本除雪融冰车高压热风快速烘干装置(图2)，包括：辅梁1、直燃式燃烧机2、压风(涡轮)风机3、燃烧室4、烘干厢5、热交换器6、高温高压出气管7、聚热防溅帘8；在辅梁1上部安装烘干厢5，烘干厢1前外上部安装压风(涡轮)风机3，烘干厢1前外下部安装直燃式燃烧机2，烘干厢1内上安装燃烧室4，烘干厢1内后上部安装热交换器6，烘干厢1内后下部安装高温高压出气管7，烘干厢1下四周安装聚热防溅帘8。

图2 高压热风快速烘干装置结构示意图

直燃式燃烧机2以柴油为燃料，通过电子油泵将燃油在燃烧机燃烧室内雾化，与风机送入的空气充分混合后点燃燃烧产生热量，产生高温气流并以它作为热载体，流向烘干箱，从烘干箱下部排出。压风(涡轮)风机3将燃烧室高温气体均匀送至路面，实现融冰烘干。

燃烧室4、烘干厢5由矩形管焊接而成的骨架和铆接在骨架上的内、外蒙皮组成，骨架和内外蒙皮均采用耐热不锈钢材质。为了减少热量散失到烘干箱外部，在内外蒙皮支架填充有25～30 mm厚度的石棉材料。热交换器6采用多个连续的弯曲成S形状不锈钢管均匀排布再热量聚集区域。高温高压出气管7由并联的3组管路构成，间隔约500～530 mm，每组管路下方均匀设有直径2.5 mm的喷口，间隔约200 mm。喷口气流压力可达0.7～0.8 MPa。聚热防溅帘8由诸多长度150 mm、直径约0.5 mm左右的链条竖直密集排列而成。

工作时，将辅梁1与除雪车连接，通过快速升降机构把烘干厢5降至有效地工作距离，启动燃烧机2提供燃能给燃烧室4，在燃烧室4内充分燃烧后，由压风(涡轮)风机3产生的风压把热能吹向路面，融化路面的冰雪，同时热交换器6将内部通过的高压气体在烘干厢5的作用下，将燃烧室4产生的热能供给热交换器6，转换为高温高压气体，再通过高温高压出气管7上的出气孔吹向地面上初步融化的冰水，并且大面积的激起冰雪水，烘干箱5下部四周的聚热防溅帘8能有效地阻止热能外泄和冰雪水的外溅，从而实现融冰和烘干路面的功能。使用中可根据路面冰雪厚度合理控制车辆行驶作业速度，以达到融雪烘干最佳效果。冰雪层厚度较大时，可降低行驶作业速度或多次作业实现完全清除残存冰雪。

实际使用表明:由于采用创新理念应用高压热气流将路面融化的冰雪水激起雾化，水雾与高温气流充分接触，快速气化蒸发，融雪融冰烘干效果极佳。本高压热风快速烘干系统具有除净率高、噪声小、能耗低的优点，不会对过往车辆、路边标识、绿化设施造成损坏，使用安全，适合公路路面冰雪融冰烘干使用。该装置已申请实用新型和发明专利(专利号：ZL201120206989.3 ZL201110164914.8 ) 。

3 高温高压出气管装置

高压出气管装置(图3)包括高压软管2、热交换管5、出气管6；将高压软管2与空气压缩机1的出气口连接，热交换管5与高压软管2连接，出气管6与热交换管5连接，将出气管6固定在融冰烘干设备4内部下方，分3排按间距500～530 mm前后排列，在出气管6轴线水平面向前下夹角ɑ呈15°等距分布出气孔，出气孔直径2.5～5 mm。

图3 高压出气管装置结构简图

工作时，启动安装在除雪车上的空气压缩机1，接通高压气源，启动燃烧机3后能给融冰烘干设备4提供融冰烘干所需的热能，同时也为热交换管5内提供了热能，将经过热交换管5内的高压气体加热，转换为高温高压气体，再经过出气管6上均布的出气孔将高温高压气体吹向地面融化冰层，同时也将高温高压气体融化的冰水大面积激起并雾化，在融冰烘干设备4内的高温作用下，快速将激起雾化冰水烘干，实现快速融冰烘干的目的。

图4 高温高压出气管实体模型

本装置结构简单紧凑、使用安全可靠，工作中冰雪融化速度快、工作效率高、能源损耗低，冰雪融化后不易产生二次冰层，从而达到良好的清除冰雪的效果。

4 融冰烘干装置快速挂接装置

本除雪车配置的融冰烘干装置为与除雪车分离的独立设备，若采用除雪车或其他车辆牵引，纵向尺寸长，转弯不便，牵引连接也需要特殊设备。因为属于选装装置，若不能实现快速挂接或分离，则使用不便，影响该技术推广。通过设计一种快速挂接的装置能够很好的解决上述问题。

除雪车与融冰烘干装置快速挂接装置，包括：液压油缸2、连接板4、螺栓5、锁紧螺母6、导向套7、升降支座8。融冰烘干装置3的前下部设有连接板4，螺栓5固定在连接板4上，升降支座8安装通过液压油缸2安装在除雪车1尾部，升降支座8上设有导向套7，为了便于挂接，导向套7上部为扩口型式，当融冰烘干装置3前下部连接板4上螺栓5穿过升降支座导向套7后，安装并紧固锁紧螺母6锁紧连接板4，融冰烘干装置就固定在升降支座8上。

工作中，需要安装融冰烘干装置3进行融冰烘干作业时，操作液压油缸2工作，升降支座8下降到最低位置，将融冰烘干装置3推向升降支座8，当连接板4上螺栓5处位于升降支座8上的导向套7正上方位置时，将升降支座8升起，螺栓5插入导向套7后将锁紧螺母6锁紧，这样融冰烘干装置3就与升降支座8连接在一起了。需要拆下融冰烘干装置3时，拆去螺栓5上的锁紧螺母6，操作液压油缸2，升降支座8下降，融冰烘干装置3落至地面，升降支座8继续下降，当融冰烘干装置3上的螺栓5与升降支座8上的导向套7完全脱开后，将融冰烘干装置3推离除雪车1即可。

图5 融冰烘干装置快速挂接结构示意图

采用上述快速挂接装置，可方便快捷地实现融冰烘干装置与除雪车的快速挂接，具有结构紧凑、通过性好、可靠性高、操作方便等优点。

5 高压热风快速烘干装置的使用

对于桥面或局部路段冰层厚度为10 mm以下的冰层，可采用融雪烘干装置进行融化，必要时进行烘干处理。对于桥面或局部路段冰层厚度10 mm以上的冰层，先采用破冰装置破冰清除，对残留冰层进行融冰、烘干处理。工作中(图6)可根据残留冰层的厚度情况选择合适的工作车速，调节燃烧机供热量、高压气流的压力等参数，在节能前提下，获得最佳快速烘干效果。